JPS62262745A - 排ガス浄化用触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、炭化水素（ＨＣ）　、−酸化炭素（ＣＯ）
および窒素酸化物（ＮＯｘ）の無害化に使用するための
触媒担体に関し、特に自動車排気ガスおよび固定型エン
ジン排気ガスの浄化に使用する触媒担体に関する。

［従来の技術］ 一体型構造担体（モノリス担体）には、材質、形状、製
法につき各糧あるが、一般的にはコーニング社製、日本
碍子株式会社製のコーディエライト質、角型セルのモノ
リス担体が多く使用されている。このコーディエライト
質モノリス担体は、比表面積が約１　ｍ　／　１１と非
常に小さいので、貴金属のような触媒金属を担体しても
、担体表面上へ分散させることができない。その結果、
初期性能、耐久性能がともに劣る触媒しか得られず、こ
のまま担体として使用するには実用性がない。そこで従
来、上記欠点を解決する次めに、モノリス担体に、活性
アルミナ被膜を形成せしめ、比宍面積全増大させて触媒
金属の分散性を向上させ、性能を良好にすることが行な
われている。

従来、このアルミナ被膜に使用される活性アルミナは、
特公昭５６−２７２９５号公報にみるごとく、約５０ｍ
／！！ｌｕ上の比表面積を有するアルミナが使用されて
おシ、比表面ｆｊｔ　５０　ｍ　／Ｉ未満でおるα、θ
−アルミナについて積極的に利用された例は少ない。特
開昭５４−１４８１８７号公報において、δ−アルミナ
が主体でχ、γ、に、θ、ρ−アルミナが一部という記
述にみられる如く、活性アルミナの一部にθ−アルミナ
が混在しても良いとする見解はある。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の自動車排ガス浄化用触媒に対する要求性ｂ）。

能悸、触媒入口ガス温度の上限ｆｓｏｏ℃前後となって
いたことから、８００℃までの熱耐久性があることであ
った。しかしながら最近の触媒取付は位置の排気管上流
部への移動や高速走行での使用を重視することから、触
媒人口ガス温度の上限が上昇して９００℃前後となって
おり、触媒温度は１０００℃程度になっていると考えら
れる。その結果、従来それほど重視されていなかった高
温耐久性が最近とくに問題視されるようになった。従っ
て従来技術による触媒では高温耐久性が不十分である。

この理由を推測するに、特公昭５６−２７２９５号公報
や特開昭５４−１４８１８７号公報に示される活性アル
ミナ種では、１０００℃の高温下では結晶が変態を起こ
し、新品状態では、触媒金属が高分散に担持されていた
にもかかわらず、結果的に触媒金属のシンタリングが助
長されることにより触媒性能が低下するものと考えられ
る・また耐久試験を実施してその耐久触媒を調査すると
、排ガス流路方向、上流側半分の触媒の性能の劣化が、
ｉｂ半分の触媒の性能の劣化に比べて大きいことが判明
し九。さらに、それぞれの比表面積を測定すると、上流
側半分の触媒の比表面積の低下が著しく、性能劣化の原
因は上流側半分で高温状態が生じた次めと考えられる。

従りて従来の触媒の問題点は、高温耐久性に乏しく、特
に上流側半分の高温耐久性が弱いということがいえる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研
究を行なった結果、従来の触媒に比べ、高温耐久性のす
ぐれた排ガス浄化用触媒となシ得る触媒相ｔ＊を提供す
ることに成功し次。

すなわち、この発明の排ガス浄化用触媒担体は、触媒金
属を担持するためのハニカムモノリス基材上の活性アル
ミナコーティング層の排ガス流路方向上流側が、α−ア
ルミナおよびθ−アルミナを含む活性アルミナコーティ
ング層がらなり、下流側が、δ−アルミナおよびγ−ア
ルミナから選ばれた少くとも一種からなることを特徴と
するものである。

この発明において、基材として用いるモノリス担体は、
コージェライト、ムライト等であり、基材の形態は、三
角、四角、波形のセル構造のものがよい。

なお、本発明の触媒担体に担持される触媒金属としては
、白金、パラジウムおよびロジウムのうちの少くとも一
種を用いるのが好ましい。

［作用］ 本発明の触媒担体は、使用中に下流側に比べて高温状態
となる上流側に、熱による結晶変態が起こりにくいα−
アルミナおよびθ−アルミナを含む活性アルミナをコー
ティング層として施してあり、したがって、その上に担
持しである触媒金属の高温状態下での熱によるシンタリ
ングが起こりに＜＜、その結果として高温耐久性にすぐ
れた触媒を提供することができる。

また、下流側は上流側に比べ高温になりにくく、しかも
比表面積が５０　ｍ２／ｌ以上のａ−アルミナおよびγ
−アルミナをコーティングしであるため、担持しである
触媒金属の分散性が良好であり、耐久性のすぐれた触媒
を提供することができる。

［実施例コ 実施例１ 日照化学社製アルミナゾル（商品名Ａｓ−２００＞７０
０．９（アルミナ分７０！りと、硝酸アルミニウム９水
和物６０１と、イオン交換水２００＃と、比表面積が１
００　ｍ２／Ｉ／でＸ線回折でδおよびｒを示すアルミ
ナを１１００’Ｃで３時間焼成し念アルミナ粉末（比表
面積が２０　ｍ２／ｌを示し、Ｘ線回折を行うとθ−お
よびα−アルミナを検出し友）　１０００ｇとを３時間
混合攪拌してスラリーを調製した。

このスラリーをＡスラリーとした。

次にアルミナ粉末として、比表面積１００ｍ’／ｆｌテ
Ｘ＃１回折でδおよびγを示すアルミナを用い、かつイ
オン交換水３５０１を用いた以外は、上記Ａスラリーと
同様の組成のものを３時間混合攪拌してスラリーを調製
し、このスラリーをＢスラリーとした。

毎平方インチ３００個のセルを有する円筒形状のコーデ
ィエライト製モノリス担体（日本碍子株式会社製、直径
９３＋ｍ、長さ１０１００ＩＩＩＩ体積０．６７９１）
ｆ：水中に浸し、十分に吸水させたのち取り出し、セル
内に残った水を空気流（５ｋｉ９／副２の圧力）で吹き
払った。先に調製したＡスラリー中にこの吸水させた担
体の半分（上流側部分）を浸漬し取シ出し、スラリーの
付着していない反対側から担体半分に付着したセル内の
過剰のスラリーを空気流を用いて吹き払った。このよう
にしてＡスラリーを付着した担体を１１０℃で１時間乾
燥後、電気炉を用い空気中７００℃で１時間焼成して、
モノリス担体半分（上流側部分）に４３１のＡアルミナ
被膜を形成させた。

またＢスラリー中に、アルミナ被膜が形成していないモ
ノリス担体の半分（下流側部分）だけ浸漬し取り出して
、Ｂ−１，ラリ−が付着していない反対側からセル内の
過剰のスラリーを空気流を用いて吹き払い、との担体を
１１０℃で１時間乾燥後、電気炉を用い空気中７００℃
で１時間焼成して４３．９のＢアルミナ被膜をモノリス
担体半分（下流側部分）Ｋ形成し、総計で８６１１のＡ
被膜とＢ被膜とからなるアルミナコーティング層を含む
触媒担体を得た。この触媒担体のアルミナコーティング
層をけずり落しＸ線回折により′化合物の同定分析を行
うと上流側部分からは０−アルミナとα−アルミナとが
検出された。さらに下流側部分からはδ−アルミナとｒ
−アルミナとが検出された。

次にこの触媒担体の半分を白金アンミン水溶液中に浸漬
し、触媒担体に触媒金属の白金を吸着させたのち、残シ
の半分も同様に白金を吸着させてさらに水洗し、引きつ
づき同様に、半分ずつ塩化ロジウム水溶液中に浸漬して
、触媒担体に触媒金属のロジウムを担持させ、ついで１
００℃で乾燥後、５００℃で３０分間焼成して排ガス浄
化用触媒を得た。この触媒に担持された貴金属担持量の
化学分析を行りたところ、白金の担持量は１．０１／Ｉ
ｔ−触媒およびロジウムの担持量は０．１１１／ｌ−触
媒であった。

実施例２ 実施例１と同様に、モノリス担体の上流側部分にＡスラ
リーを用いてコーティング被膜を形成させ、下流側部分
には次のように！１裂したＣスラリーを用いて被膜を形
成させた。

Ｃスラリーは、アルミナ粉末として比表面積が１３０　
ｍ２／ｌで、Ｘ線回折でγ−アルミナを示す活性アルミ
ナを用い、かつイオン交換水３５０Ｊｉｉを用いた以外
は、上記入スラリーと同様の組成のものを混合攪拌して
調製したものである。この触媒担体のアルミナコーティ
ング層をけずり落し、Ｘ線回折によシ化合物の同定分析
を行うと、上流側部分からはθ−およびα−アルミナ、
または下流側、部分からはｒ−アルミナが検出された。

次に実施例１と同様にこのコーティング担体に白金を１
．０１１／ｌ−触媒およびロジウムを０．１　ｇ／ｌ−
触媒担持し、排ガス浄化用触媒を得た。

実施例３ 実施例１と同様に、モノリス担体の上流側部分にＡスラ
リーを用いてコーティング被膜を形成させ、下流側部分
には次の様に調製したＤスラリーを用いてコーティング
被膜を形成させた。

Ｄスラリーは、アルミナ粉末として比表面積が５０　ｍ
２／Ｉで、Ｘ線回折でδ−とθ−アルミナを示す活性ア
ルミナを用い、かつイオン交換水３００．Ｆを用いた以
外は、上記入スラリーと同様の組成のものを混合攪拌し
て調製したものである。

この触媒担体のアルミナコーティング層をけずり落し、
Ｘ線回折により同定すると、上流側部分からは、θ−お
よびα−アルミナ、また下流１１１１部分からは、δ−
およびθ−アルミナが検出された。

次に、実施例１と同様にこの触媒担体に、白金１１／ｌ
−ｍ媒およびロジウム０．１１１／ｌ−触媒を担持し、
排ガス浄化用触媒を得た。

比較例１ 実施例１，２および３で用いたＡスラリーをモノリス担
体全部にコーティングし、乾燥、焼成して８６ｇの被膜
を形成させた。このコーティング層をけずり落して、Ｘ
線回折により同定するとαとθのアルミナが検出された
。このコーティング担体に実施例１同様に白金を１．０
　Ｖｌ−触媒およびロジウムをｏ、　１９／ｌ−触媒担
持して排ガス浄化用触媒を得た。

比較例２ 実施例１そ用いたＢスラリーをモノリス担体全部にコー
ティングし、乾燥、焼成して８６１の被膜を形成させた
。このコーティング層をけずり落して、Ｘ＠回折により
同定するとδとγのアルミナが検出された。このコーテ
ィング担体に実施例１と同様に白金を１．０１／ｌ−触
媒およびロジウムを０、１　ｇ／ｌ−触媒担持して排ガ
ス浄化用触媒を得た・比較例３ 実施例２で用いたＣスラリーをモノリス担体全部にコー
ティングし、乾燥・焼成して８６ｇの被膜を形成させた
。このコーティング層をけずり落して、Ｘ線回折により
同定するとγ−アルミナが検出された。このコーティン
グ担体に実施例１と同様に白金を１．０１１／ｌ−ｍお
よびロジウムを０．１１／ｌ−触媒担持して排ガス浄化
用触媒を得た。第１宍に、実施例１〜３および比較例１
〜３のアルミナの形態をまとめて示した。

第１表 実施例４および比較例４ 実施例１および比較例１で得られた触媒担体に、それぞ
れ白金アンミン水溶液、塩化パラジウム水ム０．５１／
Ｉｔ−触媒およびロジウム０．１１１／ｌ−触媒を担持
して排ガス浄化用触媒を得た。

実施例５および比較例５ 実施例１および比較例１で得た触媒担体に、それぞれ塩
化パラジウム水溶液および塩化ロジウム水溶液を使用し
て、実施例１と同様の方法で、／４’ラジウム１．０１
／ｌ−触媒およびロジウム０．１１／ｌ−触媒を担持し
て排ガス浄化用触媒を得た。

触媒耐久性能評価試験結果 耐久試験条件は、排気ｔｈ１３８０ｏｃｃのエンジンに
て、回転数３３００　ｒｐｎ、ブースト−１００ｍＨｇ
、触媒人ガス温度８９０℃、空燃比へ庁）　１４．５で
５０時間触媒を排気ガスにさらすという条件である。こ
のようにして、耐久した触媒の性能評価は、排気Ｊｉ１
６００ｃｃのエンの触媒に排気ガスを通じ、炭化水素（
）ＩＣ）、−酸化炭素（Ｃｏ）、ｇ繁酔イＰ物（Ｎｎ　
１に対すふ浄イヒ東を算出寸ふと２により行った。これ
らの結果を第２表に示した。

第２表 ［発明の効果コ 以上の結果から明白なように、本発明の触媒担体は、同
一の触媒金属を担持した従来の触媒担体と比較して、高
温耐久性において、非常にすぐれた触媒性能を発揮させ
ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハニカムモノリス基材に活性アルミナのコーティング層
   を施してなる排ガス浄化用触媒担体において、排ガス流
   路方向に対し、上流側の活性アルミナのコーティング層
   がα−アルミナおよびθ−アルミナを含む活性アルミナ
   からなるコーティング層であり、下流側の活性アルミナ
   のコーティング層がδ−アルミナおよびγ−アルミナか
   ら選ばれた少くとも一種を含む活性アルミナからなるコ
   ーティング層であることを特徴とする排ガス浄化用触媒
   担体。